При разработке информационно-измерительных систем (ИИС) с большим количеством аналоговых входных сигналов зачастую остро стоит проблема временных затрат на проведение исследований метрологических характеристик измерительных каналов (ИК). На практике заказчик систем требует проведения метрологической калибровки всех ИК в лабораторных условиях и выборочной на объекте автоматизации. Если в ИИС входными сигналами являются сигналы среднего уровня (0-5 В/мА, 0(4)-20 мА или 0-10 В) или низкого уровня (ТЭП ХК, ХА), то проблем не существует, особенно при наличии в службе главного метролога портативных калибраторов. Такие калибраторы, как, например, MLC-R (Jofra Instruments), позволяют формировать последовательности необходимых для проведения калибровки эталонных сигналов с задаваемой временной задержкой. В случаях же, когда в ИИС присутствуют ИК для подключения датчиков типа термометр сопротивления (ТС), ситуация выглядит несколько пессимистичней, так как используемые в нашей организации нормирующие преобразователи для ТС — 5B34 (Analog Devices), 73G-ITR100 (Grayhill), ADAM-3013 и ADAM-5013 (Advantech) с помощью MLC-R калибровать не удавалось. Причина, по-видимому, лежит в природе формирования сопротивления электронным способом в калибраторе. Таким образом, в нашей организации для калибровки ИК для ТС разрабатываемых ИИС до недавних времен использовался старый добрый магазин сопротивлений МСР-63 класса точности 0,05 %.
Для систем с количеством измерительных каналов с ТС до десяти задача калибровки с использованием МСР-63 видится несколько утомительной, но вполне посильной. Вместе с тем приходится весьма тщательно подходить к обработке результатов измерений — непосредственное наличие человеческого фактора, как правило, обуславливает большое количество ошибок в выставлении нужного номинала сопротивления лимбами магазина. А как быть, если в ИИС больше сотни ИК с ТС? Именно с такой ситуацией столкнулся коллектив разработчиков ИИС реакторной установки СМ-3 (ИИС РУ СМ-3) в Государственном научном центре РФ НИИ атомных реакторов. Перспектива посменной работы с упоминавшимся уже МСР-63 силами коллектива даже с привлечением дополнительных сотрудников не радовала, а учитывая сжатые сроки на всю процедуру, просто угнетала.
Однако мысль все-таки автоматизировать процесс калибровки нашла своё воплощение в разработке калибровочной установки ИИС РУ СМ-3, для которой были использованы аппаратные средства, входившие в состав ЗИП. Схема установки приведена на рис. 1.
Микроконтроллер 6020 c подключенным через адаптер KAD жидкокристаллическим дисплеем LCD-4×40 (все — Octagon Systems) является ядром установки. Установленные на плате микроконтроллера два
24-разрядных порта цифрового ввода-вывода используются следующим образом: сконфигурированный на ввод порт EZ I/O1 — через взаимодействие с терминальной платой дискретного ввода TBI-24/0 (Fastwel) для управления циклом работы установки; сконфигурированный на вывод порт EZ I/O2 — через взаимодействие с терминальной платой дискретного вывода TBI-0/24 (Fastwel) для управления четырехканальными модулями релейного вывода ADAM-3854 (Advantech). К нормально замкнутым контактам двух смежных модулей ADAM-3854 через клеммные колодки для трёх проводников WAGO серии 281-6ХХ подключены выполненные в виде отдельных модулей наборы резисторов Н1-Н3. Таким образом, программа, написанная на CAMBASIC V (Octagon Systems), размещённая во флэш-памяти микроконтроллера, последовательно подавая команды на размыкание контактов реле модулей ADAM-3854, формирует на выходных контактах наборов резисторов Н необходимые для калибровки величины сопротивлений. Величина R0 задаёт начальное значение сопротивления, соответствующее, как правило температуре 0°С, а R0+R1+ … +R8 — верхней точке шкалы выбранного диапазона. Для уверенности в нечувствительности наборов Н к температуре окружающего воздуха применяли резисторы типа С2-29В класса точности 0,1%. Следует также указать, что величина сопротивления замкнутых контактов реле ADAM-3854 составляла менее 0,1 Ом и практически не зависела от температуры в пределах 20-30°С.
С помощью специальных адаптеров всё оборудование установки было укреплено на раме, собранной из 35 мм DIN-рельсов (рис. 2). Габаритные размеры установки 1000×540×125 мм.
Изготовленные наборы резисторов для калибровки ИК ТС с градуировкой 21 для диапазонов 0-100°С, 0-200°С и 0-400°С были подвергнуты процедуре метрологической аттестации в составе действующей установки, по результатам которой данной установке был присвоен статус эталона предприятия с основной погрешностью 0,05%.
При проведении калибровки с помощью разработанной установки имеется возможность подвергать испытанию одновременно три ИК ТС, что весьма удобно для случая, когда ИК ИИС строится с использованием трёхканальных модулей ввода для подключения ТС ADAM-5013, как это было сделано, например, в подсистеме ввода сигналов от датчиков температуры ИИС РУ СМ-3. Время, затрачиваемое на калибровку трёх каналов, составляет не более пяти минут, вследствие чего все работы по калибровке ИК ТС ИИС РУ СМ-3 с подготовкой табличной информации и первичной обработкой результатов измерений заняли три дня.
Упоминавшийся ранее калибратор MLC-R успешно применялся во время калибровки в лабораторных условиях ИК термоэлектрических преобразователей типа ХА и ХК, а вместе с магазином сопротивлений МСР-63 — для выборочной калибровки всех типов ИК ИИС РУ СМ-3 уже непосредственно на объекте, продемонстрировав при этом в очередной раз лучшие свои черты.
Таким образом, с применением достаточно простых схемных решений было создано весьма эффективное средство для решения нетривиальной задачи калибровки большого количества измерительных каналов для термометров сопротивлений информационно-измерительной системы реакторной установки СМ-3. ●
Автор — сотрудник ГНЦ РФ НИИАР (г. Димитровград-10),
Телефон: (84235) 32-324
E-mail: sas@niiar.ru
FlexPilot R3: Новая эра АСУ ТП для промышленной автоматизации
В условиях стремительного развития промышленной автоматизации и цифровизации производства особую актуальность приобретают высокопроизводительные и гибкие системы управления технологическими процессами. Компания Айтерика представляет свою флагманскую модель – FlexPilot R3, воплощающую передовые технологии и инновационные подходы к построению систем автоматизации. 22.10.2024 846 0 0Модули ввода/вывода EKF PRO-Logic для автоматизированных систем управления
Модули ввода/вывода обеспечивают связь между контроллером и периферийными устройствами, такими как датчики, исполнительные механизмы, реле и другое оборудование. Такие устройства крайне важны в распределённых системах автоматизации или на производствах с большими площадями помещений. С развитием технологий автоматизации промышленности модули ввода/вывода (I/O) стали неотъемлемой частью систем управления производственными процессами. 17.10.2024 525 0 0Разбор параметрирования нескольких преобразователей частоты с помощью WI-FI модуля на примере ПЧ Sinvel SID300
09.10.2024 479 0 0Контроллер, программируемый с помощью условий
Возможно ли создать алгоритм для задач автоматизации технологического процесса, не используя язык программирования? Предлагается описание системы создания алгоритма работы ПЛК для устройств малой автоматизации без использования специальных языков программирования. 01.09.2024 СТА №3/2024 800 0 0